2015, 40(6):1-7. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.001
摘要:考虑弹性变形、油膜黏性和可压缩性建立重载和偏斜工况下恒定流量静压导轨单个油腔润滑模型,采用多重网格法进行数值求解。通过与经验结果对比论证了数值模型的正确性,并讨论不同导轨面运动速度时,弹性变形和油腔偏斜对静压导轨润滑特性影响。结果表明:随着载荷增大,刚体模型和弹性模型计算的封油边膜厚与流量差异增大;导轨面偏斜仅对偏斜方向的封油边膜厚与流量产生影响,且不同方向的导轨面偏斜影响规律类似。
2015, 40(6):8-12. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.002
摘要:建立航空圆柱滚子轴承寿命计算的数学模型,比较ISO281:1990和ISO281:2007两种标准中关于滚动轴承寿命计算方法及修正系数的差异。针对航空轴承样本少、修正系数取值困难等问题,通过采用道森-希金森方程计算最小油膜厚度,确定滚动轴承的修正系数。通过某型直升机传动系统圆柱滚子轴承寿命的计算研究,验证了该方法的可行性。
2015, 40(6):13-18. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.003
摘要:车轮踏面擦伤故障信号具有非平稳特性,为识别车轮踏面擦伤,提出一种将经验模式分解(Empirical Mode Decomposition)与神经网络相结合的诊断方法,通过实验获取车轮踏面擦伤故障信号,对故障信号EMD分解得到本征模函数分量(Intrinsic Mode Function,IMF),再对各阶IMF分量提取能量和峭度特征,构建出特征向量并输入到神经网络中进行故障识别。将此法通过LabVIEW编程实现并经实验验证,该方法在车速0~200 km/h时具有较高识别能力,与传统方法相比具有使用范围广,实用价值高的特点。
罗 军 , 蔡振兵 , 莫继良 , 彭金方 , 岳 文 , 朱旻昊
2015, 40(6):19-24. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.004
摘要:利用渗氮/渗硫复合处理在LZ50钢表面制备离子渗氮/渗硫层,在干态及不同角位移幅值下对渗层及其基体材料进行转动微动磨损试验,利用扫描电子显微镜、能谱仪和2D/3D轮廓仪对磨痕进行微观分析。试验结果表明:渗氮/渗硫层改变了基体材料的微动运行工况图,部分滑移区和滑移区边界向部分滑移区移动,滑移区运行范围增大;在部分滑移区,渗层的摩擦因数明显低于基体材料,其损伤十分轻微;在滑移区,次表层剥落的硬质颗粒使得稳定阶段摩擦因数高于基体材料,磨损机制为磨粒磨损、氧化磨损和剥层。
于 浩 , 练章华 , 冯 智 , 于文明 , 刘永辉 , 张 强 , 王付会
2015, 40(6):25-31. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.005
摘要:基于钻柱接头与套管磨损试验结果,采用Dawson和White的能量损失磨损理论计算得到套管磨损系数。运用ABAQUS建立钻柱接头-套管偏磨的三维有限元模型,采用二次开发的Umeshmotion子程序和Arbitrary Lagrange-Euler自适应网格技术准确模拟钻进过程中的套管局部偏磨过程,并对磨损后的套管的剩余抗挤和抗内压强度进行分析。结果表明:套管磨损后的形状为“月牙形”,且磨损最大深度与磨损时间呈非线性关系,而套管剩余强度与磨损最大深度近似呈线性关系;套管磨损对剩余抗挤强度影响最大,当剩余壁厚小于50%时,套管失去抵抗外挤作用的能力, 但仍然具有一定的抗内压强度;发生偏磨后的套管被外挤和内压载荷作用而破坏的形式分别为挤扁毁坏和拉断毁坏。
2015, 40(6):32-35. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.006
摘要:基于液压挖掘机多路阀阀芯与阀腔微观表面的分形特征,通过WM函数,建立阀芯与阀腔的表面数学模型;通过Matlab软件进行编程,建立各向异性的三维表面形貌模型,并比较不同分形维数对阀芯与阀腔表面形貌的影响。针对阀芯与阀腔间的缝隙流动,建立缝隙流动模型,通过Fluent软件来分析液压油在缝隙中流动时油压和油速的变化。结果表明:随着分形维数的增大,阀芯的表面粗糙度呈增大的趋势;液压油在缝隙中流动时,表面粗糙度对压力降有着重要的影响,对流体的流速有一定的影响,阀芯与阀腔的表面粗糙度越大,油液的压力降越大,流速越小。
2015, 40(6):36-39. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.007
摘要:为研究润滑油微液滴润滑机制,采用多光束干涉技术对球-盘静态接触下润滑油微液滴的铺展流动现象进行实验观察。结果表明:在球-盘接触构成的微间隙周围毛细力诱导微液滴铺展流动,微液滴铺展速度随液滴体积的增大而增大,随液滴黏度的增大而减小;润滑油微液滴在高表面能界面上具有较大的铺展速度;当润滑油的表面张力较小时,液滴的初始铺展半径变大,铺展距离明显减小,且产生二次铺展现象。
2015, 40(6):40-45. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.008
摘要:为研究固定方式对波箔气体轴承箔片结构刚度的影响,通过对箔片建立考虑摩擦情况下的梁单元受力分析模型,精确计算沿轴承周向不同位置处箔片的静刚度。设计相应的箔片静刚度测试实验,采用几种常用材料制作箔片,测试不同固定方式下箔片的静刚度,并与建立的模型的计算结果进行比较。结果表明:箔片固定端固定方式对其静刚度影响显著,C型固定方式比直角弯固定方式具有更大的箔片静刚度;建立的箔片静刚度分析模型所得结果与实验结果变化趋势一致,可为波箔轴承的设计和加工提供指导。
2015, 40(6):46-49. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.009
摘要:为探讨干摩擦磨损条件下含石墨转移层对摩擦磨损性能的影响,在45#钢表面覆盖含石墨润滑层,通过干滑动磨损试验,研究含石墨润滑层对钢/铜-二氧化硅摩擦副摩擦因数、磨损量及摩擦损(亚)表面的影响。结果表明:与无石墨润滑层的45#钢相比,含石墨润滑层的45#钢的摩擦因数、磨损率明显下降,且干滑动试验后磨损表面相对光滑平整,表明含石墨摩擦层起到了减摩降磨作用,抑制了金属的直接接触。
2015, 40(6):50-54. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.010
摘要:利用MMS-2A型微机控制摩擦磨损试验机研究4种含碳量不同的车轮材料分别与PD3热轧钢轨进行匹配的磨损与疲劳性能。结果表明:随着车轮材料的含碳量增加,硬度增大、耐磨性增强,导致磨损量降低,轮轨系统的磨损量呈现先减小后增大的趋势;车轮试样的塑性变形层厚度随含碳量的增加而减小,抗疲劳性能加强;车轮试样表面由严重剥落损伤向轻微剥落转变,伴随有一定的黏着磨损;钢轨试样表面以剥落磨损为主。
2015, 40(6):55-59. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.011
摘要:基于平均流量模型和微凸体接触模型,研究混合润滑状态下织构表面的摩擦特性,通过数值求解得到Stribeck曲线,分析法向载荷、润滑油黏度、表面粗糙度、方向因子和倾斜角对摩擦因数及名义摩擦副间隙等摩擦性能参数的影响规律。结果表明:混合润滑条件下,随着载荷的减小或润滑油黏度的增大,摩擦因数减小,名义摩擦副间隙增大,混合润滑转变为流体润滑时的临界转速降低;随着表面粗糙度的增大,摩擦因数和名义摩擦副间隙均增大,临界转速升高;随着倾斜角的减小或方向因子的增大,摩擦因数减小,名义摩擦副间隙增大,并且倾斜角越小,临界转速越低。
2015, 40(6):60-64. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.012
摘要:运用三维建模软件建立水导轴承计算域,并以Schnerr-Sauer空化模型模拟分块可倾瓦水导轴承的压力及汽化分数分布,分析偏心率、油膜间隙以及轴瓦与轴颈半径的比值k对轴承静特性的影响。研究表明:油膜间隙越小、偏心率越大,轴承承载能力越大,但其汽化比例、摩擦损失也越大;同等条件下,非同心瓦轴承的承载能力优于同心瓦;当偏心率、间隙一定时,轴承有效载荷、油膜最大压力随比值k先增后减,而摩擦力始终随比值k的增加而减少,因此合理选择比值k的大小,能使承载最优,摩擦损耗减少,提高轴承运行的经济性。
2015, 40(6):65-69. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.013
摘要:钛合金Ti6Al4V具有高的比强度、良好的机械性能和抗蚀性,但因其化学活性大、导热系数低,切削时刀具磨损严重。为选择合理切削参数以减少刀具磨损,研究钛合金在不同切削条件下刀-屑/工界面的摩擦特性。结果表明,在切削速度较低时,刀具磨损表面紧密接触区附有大量黏结物,而在切削速度较高时,会产生不稳定粘结物,且刀具与工件材料接触面发生扩散,不稳定黏结物的脱落造成刀具微崩刃,加速刀具的磨损;采用合理的切削速度时,黏附在刀具表面的工件材料会发生氧化反应,生成的氧化物具有一定边界润滑作用,使黏结磨损与氧化磨损达到平衡,因此能减弱刀具-工件间接触时的高温黏结,降低刀具的磨损。
范晓彦 , 李镇江 , 孟阿兰 , 李 春 , 吴志国 , 闫鹏勋
2015, 40(6):70-75. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.014
摘要:软硬交替的多层膜体系具有超硬、强韧、耐磨、自润滑的优势,能大大提高金属切削刀具在现代加工过程中的耐用度和适应性。设计Al/TiN软硬交替纳米多层膜体系,并采用直流磁控溅射和阴极弧磁过滤等离子体沉积相结合的技术,室温下在单晶硅Si(100)衬底上制备一系列不同TiN层厚度纳米多层膜,研究其结构、形貌、力学及摩擦磨损性能。结果表明:该涂层具有良好的多层结构,多层膜中Al呈非晶态或纳米晶态,TiN结晶质量随其厚度增加得到提高;Al/TiN多层膜硬度均高于混合法则计算的硬度值,出现了硬度增强效应;该多层膜体系虽具有较高的摩擦因数,但表现出较好的韧性。
张晓寒 , Robert L.Jackson , 孟文俊
2015, 40(6):76-80. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.015
摘要:当两个粗糙面在力的作用下相互接触时,只有表面上的微凸体相互接触。这些微凸体的接触影响着接触面的摩擦、磨损并且决定着两接触面之间的导电性和热传递功能。这些微凸体存在于各个不同的尺度下,并且形状也不相同。运用堆叠式多尺度接触模型对典型的加工表面进行分析,研究多尺度粗糙度对接触面真实接触面积的影响。结果表明,在塑性接触和弹塑性接触情况下,接触表面的多尺度粗糙度对于真实的接触面积和接触力均都有着很大的影响,不同表面之间的接触面积和平均接触压力以一个数量级的大小变化。研究结果表明某些加工工艺得到的表面或许更适合于作为设备中相互接触的表面。
2015, 40(6):81-84. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.016
摘要:通过再生添加剂方法对废汽轮机油和废油膜轴承油进行再生处理,去除废润滑油中的非理想组分,补加适合的添加剂。针对汽轮机和轴承的摩擦副材料特点,采用钢-钢、钢-铜摩擦副材料,在四球摩擦试验机上研究不同试验条件如不同载荷和速度、不同摩擦副材料下再生汽轮机油和油膜轴承油的摩擦学性能,并与对应的新油进行比较。结果表明:再生油对于不同的摩擦副材料(钢/钢和铜/钢)、在不同载荷和速度条件下都具有广泛的润滑适应性,抗磨减摩性能达到甚至超过新油。
2015, 40(6):85-89. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.017
摘要:现有的滚动轴承扭矩测试装置存在结构复杂、径向加载跨度大等不足。为了满足轴承扭矩测试的实验要求,设计一种基于变频改造车床的轴承扭矩测试装置,利用高强度压簧及螺纹连接实现轴承径向加载,通过正反转法及LabView软件编程对所采集信号进行调理,实现轴承在不同径向载荷与转速下的扭矩测量。以SKF-6205深沟球轴承为例进行实验,实验过程显示本装置操作简单、稳定性好, 测试精度及数据重复性高。分析与实验结果表明,转速不变时,轴承扭矩随径向载荷的升高而升高;径向载荷不变时,带润滑轴承扭矩与转速之间符合Stribeck理论,而无润滑轴承则不具有此特性。
2015, 40(6):90-94. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.018
摘要:蜂窝密封具有良好的密封性能,可以有效地减小泄漏量和提高转子的稳定性。针对某小功率汽轮机轴端密封泄漏严重问题,应用蜂窝密封对其高压端和低压端分别进行改造,并通过仿真分析和实际应用验证改造效果。改造结果表明,蜂窝密封有效地减少了蒸汽的泄漏量,降低了轴承润滑油的乳化程度,一定程度上抑制了转子的流体激振,降低了机组运行的噪声。
2015, 40(6):95-99. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.019
摘要:考虑活塞前部环形间隙的影响,建立斯特林发动机活塞密封结构的流阻模型,分别展开动、静态下数值计算,得到活塞各密封段内压力与流量的关系,分析工质随结构参数变化的流动特性。结果表明:动、静态下活塞密封处流阻呈现不同特点,动态时流阻随流量增加而增大,静态时流阻为一恒定值;活塞环泄漏面积对流阻的影响较大,可以通过使用组合式活塞环以增大流阻而减小泄漏;而前部间隙宽度对流阻的影响较小,适当加大间隙宽度能在不影响密封的前提下减小活塞与气缸的摩擦。
2015, 40(6):100-103. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.020
摘要:低温MQL切削是低温冷风与微量润滑(MQL)相结合的一种绿色环保加工技术。采用改造的YT15刀具对304不锈钢进行低温MQL切削实验,并比较干切削、湿切削、低温MQL切削三种方式对工件的表面粗糙度以及切屑形态的影响。结果表明,低温MQL采用高压低温冷风冷却润滑,高压冷风可直接将润滑油带入刀-屑和刀-工件接触区域,起到更好的润滑作用,有效降低切削区的温度;相对干切削和湿切削,低温MQL切削能明显降低表面粗糙度,改善其断屑性能,获得较好的切屑形态。
2015, 40(6):104-110. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.021
摘要:筛选性能优良的基础油、油性剂、极压剂、防锈剂、乳化剂、杀菌防霉剂等添加剂,通过综合配伍优化,研制出多功能长效极压乳化切削液。通过理化性能、稳定性、粒径分布测试及四球机实验、攻丝扭矩实验和IP287铸铁屑防锈试验表明,研制的乳化切削液具有优异的存储稳定性、稀释液稳定性、润滑性、防锈性和均匀的粒径分布。实际应用表明,研制的乳化切削液具有多功能性,能用于铸铁、碳钢、合金钢、不锈钢等黑色金属以及铜、铝及其合金等有色金属的车、铣、钻、镗、拉削、攻丝等多种切削加工,且产品使用寿命长。
丁 坤 , 石善志 , 李建民 , 承 宁 , 王丽荣 , 王泽稼
2015, 40(6):111-114. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.022
摘要:随着超长水平井施工排量和加砂量的不断增加,滑套球座冲蚀磨损日益严重。目前对液固两相流冲蚀磨损的研究较多,但均未考虑混合粒径固体颗粒对冲蚀磨损的影响。研究不同粒径混合的支撑剂对球座的冲蚀磨损,基于欧拉双流体理论,运用Fluent软件对混合粒径固体颗粒对滑套球座的冲蚀磨损进行数值模拟。结果表明:混合粒径固体颗粒与单一粒径固体颗粒对球座冲蚀磨损规律有所不同,单一粒径固体颗粒对球座冲蚀磨损速率随着粒径的增大而减小;混合粒径固体颗粒对球座冲蚀磨损速率不仅和支撑剂粒径有关,而且和不同粒径固体颗粒的比例有关,即冲蚀磨损速率随混合固体颗粒中小粒径固体颗粒比例的增大而表现出先减小后增大的趋势。模拟结果为水平井分段压裂材料的选择提供了依据。
2015, 40(6):115-121. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.023
摘要:从聚合物基体、组分改性、碳织物增强工艺、材料摩擦磨损机制等方面综述碳织物增强树脂基自润滑复合材料摩擦学研究现状。比较热塑性与热固性树脂基体在该类材料中的应用特点,介绍聚合物本体改性和减摩增强填料改性提高摩擦学性能的各种方法,总结当前摩擦学研究中碳织物增强制备工艺及典型材料的摩擦学性能,指出减摩机制、磨损形式、摩擦温升为该类材料摩擦学性能研究中关注的焦点。温度范围广、力学性能优良、易加工成型、无污染的新型材料与成型工艺为今后碳织物增强聚合物基自润滑复合材料摩擦学研究中的首选。
2015, 40(6):122-126. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.024
摘要:为了防治高压大直径法兰螺栓密封的设计失效,从影响法兰密封效果的因素中提出垫片特性及垫片受力非均匀性2个参数;以垫片系数和垫片预紧比压为基础,分析特性比和特性系数这2个反映垫片组合特性的新概念;提出以垫片安全系数表征垫片的结构形式和材料性能在不同计算压力下的安全储备。绘制了典型的安全系数曲线,安全系数随着计算压力的增大而降低,且曲线下降中存在单个拐点;垫片适用压力大于拐点压力,小于垫片安全系数等于1时的计算压力。应用各种垫片在不同安全系数下相应的计算压力适用值进行密封设计,能够确保密封结构设计的有效性。
2015, 40(6):127-128. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.025
摘要:某轴流转桨式水轮机转轮缸体排油阀密封形式和丝堵结构设计不合理,导致安装后出现漏油现象。通过对排油阀与丝堵的密封形式和丝堵结构的改进,解决了丝堵无法达到预紧力和密封断裂等问题。实际应用表明,改进后的密封结构解决了缸体漏油问题,排油阀丝堵可以容易地紧固到设计扭矩,并且拆装方便。
2015, 40(6):129-132. DOI: 10.3969/j.issn.0254-0150.2015.05.0
摘要:针对C-2501火炬机存在的刮油环损坏、活塞和缸套磨损及导向环磨损等故障,通过故障分析和参数计算,提出适当增大导向环外径尺寸的方法,并对火炬机导向环外径进行改造。改造后,延长了火炬机的运转周期,降低了设备故障率。
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